JP5095011B2 - 液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッド - Google Patents

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Description

本発明は、液体吐出ヘッド用基板及びこれを用いた液体吐出ヘッドに関するものである。
インク等の液体を吐出口から吐出して記録を行う液体吐出装置においては、記録動作の高速化とともに、記録画像の高画質化が求められている。特に写真画質のような高品位な画像を得るためには、画像の解像度を上げることが有効であり、そのためには、インクジェット記録装置などの液体吐出装置に搭載される液体吐出ヘッド(例えばインクジェット記録ヘッド)から吐出される液滴を微小化する必要がある。
そして、記録動作の高速化と画像の高画質化との両立のためには、液体の吐出口とそれに対応した液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が高密度に配置されたヘッド用基板を備えた液体吐出ヘッドを使用することが重要である。
近年、基板の加工技術の進歩により、1つのエネルギー発生素子の周囲に、独立に設けられた複数の液体の供給口を形成することが可能となってきている。このように1つのエネルギー発生素子に対して複数の供給口が設けられた構成が、特許文献1に開示されている。
特許文献1に開示されている構成を図1に示す。図1(a)は、液体吐出ヘッドの断面図であり、基板10の上に吐出口15に連通する流路9の壁を有する樹脂層14が設けられている。第1の供給口20と第2の供給口21から供給されるインクが流路9を介して梁16の上に設けられたエネルギー発生素子11により熱せられることで、吐出口15から吐出される。図1(b)は、図1(a)の液体吐出ヘッドの上面図であり、供給口21とエネルギー発生素子11とが複数設けられている。エネルギー発生素子11は電力を供給するための配線13と接続しており、配線13は折り返されて隣接するエネルギー発生素子11の間の梁16の上に設けられている。
米国特許出願公開第2009/0095708号明細書
しかし特許文献1のような配線レイアウトは、配線13を折り返しているため隣接するエネルギー発生素子11の間に配線13を設ける領域を確保する必要がある。この場合、その領域の分と配線同士の間隔の分だけエネルギー発生素子を高密度に配置することが困難である、という課題があった。また、第2の供給口21をエネルギー発生素子11に近付けて配することでインクの供給特性を向上させようとしても、折り返された配線がエネルギー発生素子11の間を通っているため困難である、という課題もあった。
本発明は上記課題を鑑みてなされたもので、エネルギー発生素子をその配列方向に関して高密度に配置できるとともに、エネルギー発生素子への液体の供給特性を向上させることができる液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
本発明の液体吐出ヘッド用基板は、液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子を複数配列してなる素子列と、複数の前記素子に其々接続された複数の第1の個別配線と、該複数の第1の個別配線に共通に接続された第1の共通配線と、複数の前記素子に其々接続された複数の第2の個別配線と、該複数の第2の個別配線に共通に接続された第2の共通配線と、前記素子列と前記複数の第1の個別配線と前記第1の共通配線と前記複数の第2の個別配線と前記第2の共通配線とが設けられた面と、を有し、前記第1の共通配線と前記第2の共通配線との間の電位差によって前記第1の個別配線と前記第2の個別配線とを介して前記素子に電流が流れることで該素子が前記エネルギーを発生する液体吐出ヘッド用基板であって、前記面の上において、前記素子列は前記第1の共通配線と前記第2の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第1の個別配線は前記素子列と前記第1の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第2の個別配線は前記素子列と前記第2の共通配線との間の領域に設けられており、隣り合う前記素子同士の間の領域、隣り合う前記第1の個別配線同士の間の領域及び隣り合う前記第2の個別配線同士の間の領域のうちの少なくとも一つの領域に、複数の前記素子に液体を供給するための供給口がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
この様な本発明では、エネルギー発生体に接続された一対の個別配線をそれぞれそのまま延ばして共通配線に接続するので、エネルギー発生素子をその配列方向に関して高密度に配置することができる。また、液体の供給口をエネルギー発生体の近傍(隣り合うエネルギー発生素子同士の間の領域や隣り合う個別配線同士の間の領域)に配しているので、エネルギー発生素子への液体の供給特性を向上させることができる。
本発明によれば、エネルギー発生素子をその配列方向に関して高密度に配置することのできるとともに、エネルギー発生素子への液体の供給特性を向上させることができる液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッドを提供することができる。
従来のヘッドの配線レイアウトを示す図である。 本発明のヘッドを用いることができるインクジェット記録装置の斜視図である。 インクカートリッジとヘッドカートリッジを示す斜視図である。 本発明の第1の実施形態のヘッドの斜視図である。 本発明の第1の実施形態のヘッドの上面模式図である。 本発明の第1の実施形態のヘッドの断面図である。 本発明の第2の実施形態のヘッドの斜視図である。 本発明の第2の実施形態のヘッドの断面図である。 本発明の第3の実施形態のヘッドの斜視図である。 本発明の第3の実施形態のヘッドの上面模式図である。 本発明の第4の実施形態のヘッドの断面図である。 本発明の第5の実施形態のヘッドの上面模式図である。
以下に、図面を参照して、本発明について具体的に説明を行う。
以下の説明においては、液体吐出ヘッドの一例としてインクジェット記録ヘッドを、また液体吐出ヘッドが備える液体吐出ヘッド用基板の一例としてインクジェット記録ヘッド用基板を例にとって説明を行う。しかし本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明に係る液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、ファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。産業用記録装置の例としては、バイオッチップ作成や電子回路印刷等の用途に用いることができる。
図2は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッド(以下、ヘッドとも称する)が搭載可能な、インクジェット記録装置を示す斜視図である。なお、本発明におけるインクとは、広く解釈されるべきものであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。
また、図3(a)は、この記録装置で用いられるヘッドカートリッジ219の外観を示した図である。図3(b)は、ヘッドカートリッジ219と、ヘッドカートリッジ219に搭載可能なインクタンク124を示す図である。
図2に示されるように、本実施形態における液体吐出装置のシャシー210には、紙などの被記録媒体を記録位置へと給送する媒体給送部211と、記録位置から媒体排出部212へと被記録媒体を導く媒体搬送部213とが設けられる。さらに記録位置に搬送された被記録媒体に所定の記録動作を行うために、セットレバー217の操作によってヘッドカートリッジ219を搭載可能であり、キャリッジ軸215に沿って走査移動可能に支持されたキャリッジ216が設けられている。また、液体吐出装置には、回復処理を行うヘッド回復部214が設けられている。
ヘッドカートリッジ219を搭載可能なキャリッジ216の係合部には、コンタクトフレキシブル記録ケーブル222が設けられている。このコンタクトフレキシブル記録ケーブル222に形成されたコンタクト部(不図示)と、ヘッドカートリッジ219に設けられたコンタクト部223とが電気的に接触し、各種情報の授受やヘッドカートリッジ219への電力の供給などを行うことができる。
図3(b)に示すように、ヘッドカートリッジ219に対して、インクを貯留する複数のインクタンク124がそれぞれ取り外し可能となっている。このようなインクタンク124から供給されるインクが、ヘッドカートリッジ219に設けられたインクジェット記録ヘッド232から、被記録媒体に吐出され、記録動作が行われる。
(第1の実施形態)
図4、図5を参照して、本発明のインクジェット記録ヘッドの第1の実施形態を説明する。
図4は、第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示した一部透しの模式的斜視図である。図4に示されるように、ヘッド232は、インクを吐出するためのエネルギーを発生する素子として用いられるヒータ101を備えたインクジェット記録ヘッド用基板(以下ヘッド用基板とも称する)107を備えている。さらに、ヘッド用基板107の上に設けられた樹脂からなる部材105とを備えている。ヒータ101に対向する位置には、インクの吐出口106が設けられている。樹脂からなる部材105は、吐出口106と連通する液室130の壁130aと、インク供給口102と液室130とを連通する流路131の壁131aとを備えており、壁を内側にしてヘッド用基板107と接合することで、液室130と流路131とを形成する。
ヘッド用基板107には、ヘッド用基板107を貫通するインク供給口102が複数配列されてなる供給口列が設けられ、ヒータ101が複数配列されてなるヒータ列(素子列)が設けられている。インク供給口102は、隣り合うヒータ同士の間(素子同士の間)の領域に設けられている。このようなインク供給口102は、例えばドライエッチング法を用いてヘッド用基板107をエッチングすることによって精度良く、ヘッド用基板107の所望の位置に設けることができる。
インクを一時的に貯留する液室130はヒータ101に対応するように設けられ、ヒータ101を中心としてほぼ対称に設けられた2つの流路131と連通している。液室130とインク供給口102の間の流路131に、インクタンクから供給されたインクにゴミ等混入していた場合に、ゴミが吐出口106に送られるのを防止する円柱状のフィルタ104を設けることもできる。
図5(a)は、ヘッド用基板107の上面部分の一部を見た模式図であり、ヒータ101と配線とを模式的に示した図である。
ヘッド用基板107には、ヒータ101に接続する第1の個別配線103と第2の個別配線113と、第1の共通配線110と、第2の共通配線129と、が設けられている。素子列70は、第1の共通配線110と、第2の共通配線129との間の領域に設けられている。各素子と第1の共通配線110とは、素子列70と第1の共通配線110との間の領域に設けられた第1の個別配線103で其々接続されている。また、各素子と第2の共通配線129とは、素子列70と第2の共通配線との間の領域に設けられた第2の個別配線113で接続されている。この第1の共通配線110と、第2の共通配線129(GNDH共通配線)との間に電位差をかけることにより、第1の個別配線103と第2の個別配線113とを介してヒータ101に電流が流れる。このとき、第2の共通配線129は,第1の共通配線110より低電位となっており、接地配線として用いられている。さらに、第2の個別配線113は、ヒータ101の駆動を制御する制御素子として用いられるMOSトランジスタを介して、第2の共通配線129と接続されている。MOSトランジスタは、ゲート電極とソース電極とドレイン電極とからなるが、このような電極が設けられた領域をMOSトランジスタ109として示す。
ヒータ101の両側に接続される第1の個別配線103と第2の第2の個別配線113とは、ヒータ101の配列方向にほぼ直交する方向(素子列70にほぼ直交する方向)に沿うように設けられている。また素子列を中心として対称となる位置に両個別配線が設けられている。第2の個別配線113は、第1の個別配線103が設けられた方向へと折り返して第1の個別配線と並列に設けられるのではなく、図示したように、素子列に対して第1の個別配線103と反対側に設けられる。これにより、インク供給口102とヒータ101との間の領域には、配線が設けられていないので、その領域分ヒータ101同士の間隔を詰めることでヒータ101を高密度に設けることができる。
また、MOSトランジスタ109はロジック配線(不図示)からゲート端子(不図示)に入力される信号により、ヒータ101を駆動するかどうかを決定する。このようなロジック配線が設けられた領域の上には、ヘッド用基板107のヒータ101が設けられた面において、第2の共通配線129の領域の一部が設けられている。このように駆動を制御するために用いられるロジック配線も、インク供給口102やヒータ101が設けられた領域に設けられていないため、ヒータ101を高密度に設けることができる。
図5(b)は図4に示したヘッドを上方からみた模式図であり、流路131、液室130等の構造を模式的に示したものである。インクはヘッド用基板107のヒータ101が設けられた面の反対側の面よりインク供給口102を通り、フィルタ104を通過して流路131に送られる。さらにインクは、流路131から基板の上に設けられたヒータ101に対応する液室130に供給される。ヒータ101に対応する液室130のインクは、ヒータ101を加熱することで膜沸騰を起こして発泡し、その圧力により吐出口106より吐出される。ヒータ101を挟むように2つのインク供給口102を設け、2つの流路131で液室130にインクを供給することで、高速で吐出動作を行ってもインクのリフィルがスムーズに行われ、かすれのない信頼性の高い高速の記録動作を行うことができる。
さらに図5(b)のA−A’断面を図6(a)に、B−B’断面を図6(b)に示す。どちらの断面で見ても、ヒータ101を中心として、供給口から吐出口への液体の通路はほぼ対称の形状であり、また、ヒータ101に接続する部材とそれに関連する層は対称に配置されている。シリコン基材80の上には、SiO2などからなる蓄熱層118が設けられている。更に蓄熱層118の上には、TaSiN等の高抵抗材料からなる発熱抵抗層128が設けられている。発熱抵抗層128の上には、Al等からなる導電材料で第1の個別配線103と第2の個別配線113とが設けられている。第1の個別配線103と第2の個別配線113との間の領域の、発熱抵抗層128がヒータ101として用いられる。発熱抵抗層128と第1の個別配線103と第2の個別配線113との上には、インクによる腐食から保護するために用いられる保護層108が設けられている。さらに保護膜の上には、吐出口106と連通する液室130の壁130aと、吐出口106と連通する流路131の壁131aを形成する樹脂からなる部材105が設けられている。樹脂からなる部材105は、壁を内側にして液体吐出ヘッド用基板に接することで流路を形成している。
このような吐出口106や流路131の壁131aを形成する樹脂からなる部材105は、エポキシ樹脂の硬化物などで設けられており、配線が形成された後に全面にエポキシ樹脂等を塗布し、フォトリソ技術を用いて形成される。ヘッド用基板107の上にヘッドの構成部材を形成するための材料を積層して設ける場合には、基板表面に存在する配線による段差は、吐出口や流路131の壁131aの形状に影響を与えてしまう。しかしヒータ101近傍の第1の個別配線103と第2の個別配線113がヒータを中心としてほぼ対称な形状となっているため、基板表面の段差もヒータを中心として対称となっている。
従って、ヘッド用基板107上に積層される材料の形状がヘッド用基板107表面の段差から受ける影響した場合でも、その影響はヒータ101を中心として対称となる。さらにヒータ101と対向する位置に設けられる吐出口106を中心としてもほぼ対称となる。よって、吐出口を中心とした周囲の構造部材の対称性はヘッド用基板107表面の段差によってほとんど損なわれない。これにより吐出口からのインクの吐出方向を真っ直ぐな方向(ヘッド用基板107の面に対して垂直)とすることができる。従ってインクの着弾位置の精度が向上し、信頼性の高い記録動作を行うことのできるヘッドを提供することができる。
(第2の実施形態)
図7を参照して第2の実施形態について説明する。第1の実施形態とは吐出口106、インク供給口102の形状が異なる形態を本実施形態において示す。
図7は、第2の実施形態のインクジェット記録ヘッドの構造を示した一部透しの模式的斜視図である。また、図8(a)は図7のC−C’、図8(b)は図7のD−D’を通りヘッド用基板107の表面に垂直にヘッドを切断した場合のそれぞれの模式的切断面図である。
図7、図8を参照すると、ヘッド用基板107には、第1の実施形態と同様にヘッド用基板107を貫通するインク供給口102が複数配列されてなる供給口列が設けられ、ヒータ101が複数配列されてなるヒータ列(素子列)が設けられている。インク供給口102は、隣り合うヒータ同士の間(素子同士の間)の領域に設けられている。
インク供給口102は、ヒータ101が設けられたヘッド用基板107の面とは反対側の他の面に設けられた、ヘッド用基板107の凹部201と、凹部201の内側とヘッド用基板107の面を貫通する複数の貫通部202とで形成されている。インクは、凹部から貫通部を通って流路131から基板の上に設けられたヒータ101に対応する液室130に供給される。
第1の実施形態に示すインク供給口102は、ドライエッチング法を用いて設けたが、本実施形態のインク供給口102は、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを用いて設けられている。まずヘッド用基板107のヒータ101が設けられた面とは反対側の面(裏面)に凹部を設ける位置を開口させたレジストマスクを設ける。その後TMAHやKOHなどの強アルカリ系の水溶液をエッチャントとし、ヘッド用基板107の結晶異方性エッチングを行うことで凹部201が設けられる。シリコンは、結晶方位が〈111〉面のエッチングレートが遅いため、強アルカリを用いてエッチングを行うと、ヘッド用基板107の他の面に対して約54.7度の角度の傾斜面を有するようにエッチングが進む。ウェットエッチング法は、複数の基板を同時に行うことができるため、製造時にかかる時間を削減することができる。その後、貫通部202の位置に対応した開口を有するレジストマスクを設け、ドライエッチング法を用いて高精度にかつ高密度に複数の貫通部202を設けることができる。
ヘッド用基板の製造時の取り扱いを容易にするために、厚さが厚いシリコンの基材80を用いた場合、加工精度を保つためにドライエッチング法のみでインク供給口102を設けようとすると、長時間かかり生産効率が落ちてしまう。しかしながら本実施形態のようにウェットエッチング法とドライエッチング法との両方を用いることで、高精度の加工と高速の加工とを両立させることができる。
(第3の実施形態)
本発明に係るヘッド232の実施形態を、図9、図10を用いて説明する。
図9は、本発明の第3の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す一部透しの模式的斜視図である。また、図10(a)は、図9に示されるヘッド用基板107の上面部分の一部を見た模式図であり、ヒータ101に接続される個別配線と共通配線を示したものである。図10(b)は、図9に示したヘッドを上方から見た図であり、ヘッドの流路131と液室130等の構造を模式的に示したものである。
第1の実施形態は、インク供給口102と、ヒータ101が交互にほぼ直線的に一列に設けられている構成であったが、本実施形態においては、隣り合う個別配線の間にインク供給口102の供給口列を設けた構成を示す。それ以外の構成は第1の実施形態と同様である。
ヒータ101に対応するように設けられたインクを一時的に貯留する液室130は、ヒータ101を中心としてほぼ対称に設けられた2つの流路131と連通している。ヒータ101に対応する液室130とインク供給口102の間の流路131には、インクタンクから供給されるときに混入するゴミが吐出口106に送られるのを防止する円柱状のフィルタ104を設けることもできる。
ヘッド用基板107には、ヒータ101に接続する第1の個別配線と第2の個別配線と、第1の共通配線110と、第2の共通配線129と、が設けられている。素子列70は、第1の共通配線110と、第2の共通配線129との間の領域に設けられている。各素子と第1の共通配線110とは、素子列70と第1の共通配線110との間の領域に設けられた第1の個別配線103で其々接続されている。また、各素子と第2の共通配線129とは、素子列70と第2の共通配線との間の領域に設けられた第2の個別配線113で接続されている。第1の共通配線110と、第2の共通配線129(GNDH共通配線)との間に電位差をかけることにより、第1の個別配線103と第2の個別配線113とを介してヒータ101に電流が流れる。このとき、第2の共通配線129は,第1の共通配線110より低電位となっており、接地配線として用いられている。さらに、第2の個別配線113は、ヒータ101の駆動を制御する制御素子としてMOSトランジスタ109を介して第2の共通配線129と接続されている。
これらの第1の個別配線103と第2の個別配線113とは、ヒータ101を中心として、ヒータ101の配列方向にほぼ直交する向きに関してほぼ対称に設けられている。このように、第2の個別配線113は、第1の個別配線103が設けられた方向へと折り返して第1の個別配線と並列に設けられるのではなく、素子列70に対して第1の個別配線103と反対側に設けられる。
図9、図10(a)を参照すると、ヘッド用基板107には、基板を貫通するインク供給口102が複数配列されてなる供給口列が2列平行に設けられ、その供給後列の間にヒータ101が複数配列されてなるヒータ列が設けられている。インク供給口102は、隣り合う第1の個別配線同士の間の領域と、隣り合う第2の個別配線同士の間の領域に設けられている。
以上のように、隣り合うヒータ101同士の間の領域には、配線が設けられていないので、その領域分ヒータ101同士の間隔を詰めることでヒータ101を高密度に設けることができる。
また、MOSトランジスタ109は、ロジック配線(不図示)からゲート端子(不図示)に入力される信号により、ヒータ101を駆動するかどうかを決定する。このようなロジック配線が設けられた領域の上には、ヘッド用基板107のヒータ101が設けられた面において、第2の共通配線129の領域の一部が設けられている。このように駆動を制御するために用いられるロジック配線も、インク供給口102やヒータ101が設けられた領域に設けられていないため、ヒータ101を高密度に設けることができる。
図10(b)はヘッドの流路131と液室130との構造を示したものであり、ヒータ101の四辺の周囲にインク供給口102が設けられている。また、隣接するヒータ101の間には流路131の壁131aが設けられており、ヒータ101の配列方向に対してほぼ直交する方向に沿って、インク流路131が形成される。フィルタ104は、インク供給口102からヒータの間に配置される。
インクはヘッド用基板107の裏面から貫通するインク供給口102から供給される。さらにインクはフィルタ104を通過し、液室130に対称に接続する2つの流路131から、ヒータ101に対応する液室130に供給される。ヒータ101に対応する液室130に供給されたインクは、ヒータ101を加熱することで膜沸騰を起こして発泡し、その圧力により吐出口106より吐出される。
このようにインクを対称に設けられた2つの流路131で供給することにより、高速で吐出動作を行ってもインクのリフィルスムーズに行え、かすれのない信頼性の高い高速の記録動作を行うことができる。
また本実施形態においても第1の実施形態と同様に、ヒータ101の中心位置に対して対称的な形状となっている。ヒータ101を中心に設けることで、インクの吐出方向を真っ直ぐな方向(ヘッド用基板107の面に対して垂直)とすることができる。これにより、インクの着弾位置の精度が向上し、信頼性の高い記録動作を行うことのできるヘッドを提供することができる。
なお本実施形態においても、インク供給口102は第2の実施形態に示すようなウェットエッチング法とドライエッチング法とを用いて設けることができる。
(第4の実施形態)
図11に、第4の実施形態において図10(a)を用いて説明したヒータ101が接続する電源配線及びMOSトランジスタ109の形態を示す。本実施形態において、ヒータが、ヒータ101a(第1の素子)と、ヒータ101b(第2の素子)が交互に列をなすように設けられることで、素子列70を構成している。
ヒータ101a(第1の素子)には、第1の個別配線103aと、第2の個別配線113aとが接続して設けられている。第1の共通配線110aと、第2の共通配線129a(GNDH共通配線)とは、素子列70を挟んで設けられている。ヒータ101aと第1の共通配線110aとは、素子列と第1の共通配線110aとの間の領域に設けられた第1の個別配線103aで接続されている。ヒータ101aと第2の共通配線129aとは、素子列と第2の個別配線113aとの間の領域に設けられた第2の個別配線113aで接続されている。この第1の共通配線110aと、第2の共通配線129a(GNDH共通配線)との間に電位差をかけることにより、第1の個別配線103aと第2の個別配線113aとを介してヒータ101aに電流が流れる。このとき、第2の共通配線129aは,第1の共通配線110aより低電位となっており、接地配線として用いられている。さらに、第2の個別配線113aには、ヒータ101aの駆動を制御する制御素子としてMOSトランジスタ109a(第1の制御素子)を介して第2の共通配線129aと接続されている。
一方、ヒータ101aに隣接するヒータ101bには、第3の個別配線103bと第4の個別配線113bとが接続して設けられている。第3の共通配線110bと、第4の共通配線129b(GNDH共通配線)とは、素子列70を挟んで設けられている。ヒータ101bと第3の共通配線110bとは、素子列と第3の共通配線110bとの間の領域に設けられた第3の個別配線103bで其々接続されている。ヒータ101bと第4の共通配線129bとは、素子列と第4の共通配線との間の領域に設けられた第4の個別配線113bで接続されている。この第3の共通配線110bと、第4の共通配線129bとの間に電位差をかけることにより、第3の個別配線103bと第4の個別配線113bとを介してヒータ101aに電流が流れる。このとき、第4の共通配線129aは,第3の共通配線110aより低電位となっており、接地配線として用いられている。さらに、第4の個別配線113bには、ヒータ101bの駆動を制御する制御素子としてMOSトランジスタ109b(第2の制御素子)を介して第4の共通配線129bと接続されている。
ヒータ101aの、第1の個別配線103aが設けられている側(一方の側)の領域を第1の領域150とし、第2の個別配線113aが設けられている側(他方の側)の領域を151と表すこととする。このときヒータ101bに接続する第3の個別配線103bは、第2の領域151に位置するように設けられている。また、ヒータ101bに接続する第4の個別配線113bは、第1の領域150に位置するように設けられている。
第1の領域150に、MOSトランジスタ109b(第2の制御素子)と第1の共通配線110aを設け、第2の領域151にMOSトランジスタ109a(第1の制御素子)と第3の共通配線110bとを設けることができる。本実施形態では隣接する素子に接続される第2の個別配線113が第1の領域150側と第2の領域151側とに交互になるように設けられている。このようにすると、第3の実施形態と比べて素子列に沿った方向(図11のX方向)に、MOSトランジスタの領域の幅を広げて設けることが可能となる。MOSトランジスタの領域の面積を変更しない場合、X方向の幅を広げる代わりにY方向(素子列に直交する方向)のMOSトランジスタを設ける領域の幅を狭くすることができる。これにより素子列に直交する方向のヘッド用基板107幅も縮小することが可能となる。
さらに第1の共通配線110aは、電気的に絶縁する絶縁層を介して、基板の面に垂直な方向に関して、MOSトランジスタ109bの設けられた領域の上側に設けることができる。また、第1の共通配線110bは、電気的に絶縁する絶縁層を介して、基板の面に垂直な方向に関して、MOSトランジスタ109aの設けられた領域の上側に設けることができる。このとき、第1の領域150の側と第2の領域151の側とに設ける必要がある第2の共通配線の合計幅は、第3の実施形態の構成で必要な第2の共通配線129の幅と同じであるため、第2の共通配線129に必要な基板面積は第3の実施形態と変化はない。
ヘッド用基板107には、基板を貫通するインク供給口102が複数配列されてなる供給口列が2列平行に設けられ、その供給口列の間にヒータ101が複数配列されてなるヒータ列70が設けられている。インク供給口102は、隣り合う第1の個別配線と第2の個別配線との間の領域に設けられている。
なお第1の実施形態の構成も、本実施形態と同様に、素子を交互に設けることにより、基板の面積を縮小させ製造コストを削減することができる。
MOSトランジスタ109a及びMOSトランジスタ109bは、ロジック配線(不図示)からゲート端子(不図示)に入力される信号により、ヒータ101a及びヒータ101bを駆動するかどうかを決定する。このようなロジック配線が設けられた領域の上には、少なくとも第2の共通配線129aの領域の一部及び第4の共通配線129bの領域の一部が設けられている。このように駆動を制御するために用いられるロジック配線も、インク供給口102やヒータ101a、ヒータ101bが設けられた領域に設けられていないため、ヒータ101a及びヒータ101bを高密度に設けることができる。
また、インク供給口102は第2の実施形態と同様にウェットエッチング法とドライエッチング法とを用いて設けることができる。また第1の実施形態と同様に、隣り合う第1の個別配線と第4の個別配線との間の領域及び隣り合う第2の個別配線と第3の個別配線との間の領域の代わりに、隣り合う第1の素子101aと第2の素子101bとの間の領域に供給口102を設けることができる。
(第5の実施形態)
次に、第3の実施形態から、ヒータをさらに高密度に配置した一例を示す。
図12(a)は本実施形態のヘッド用基板107の上面部分の個別配線レイアウトを抜き出して模式的に示した図である。図12(b)は、ヘッドを上方から見た図であり、流路131と液室130等の構造を模式的に示したものである。図12において第1の共通配線と第2の共通配線とMOSトランジスタは不図示であるが、第1の実施形態〜第4の実施形態と同様に設けることができる。
図12(a)に示すように、ヒータを配列した第1のヒータ列(第1の素子列)70a及び第2のヒータ列(第2の素子列)70bが2列に設けられている。ヒータ列に沿った方向(X方向)に関して、第1のヒータ列70aに属する第1のヒータ(第1の素子)101cは、このヒータに最近接の第2のヒータ列に属する第2のヒータ(第2の素子)101dと第3のヒータ(第3の素子)101eとの間に設けられている。つまり第1のヒータ101cと第2のヒータ101dは、ヒータ列に沿った方向に関して1/2ピッチずれて位置するように設けることで、ヒータの高密度化を達成している。また、ヒータ101に対応するように設けられたインクを一時的に貯留する液室130は、ヒータ101を中心としてほぼ対称に設けられた2つの流路131と連通している。
さらに複数のインク供給口102を配列してなる供給口列40a、b、cは、ヒータ列70aに平行してヒータ列の両側に位置するように三列に設けられている。また、1つの供給口列のインク供給口102は、ヒータ列内の隣接するヒータ同士の間隔と等間隔となるように設けている。図12に示すように、図12に示されるように、第1のヒータ列70aの両側に設けられた供給口列を第1の供給口列40aと第2の供給口列40b、第2のヒータ列の両側に設けられた供給口列を第2の供給口列40bと第3の供給口列40cとする。このように2列の供給口列40a、bに設けられた複数のインク供給口102から、2つの流路131を経由して液室130にインクを安定して供給することができ、高速で吐出動作を行ってもインクのリフィルをスムーズに行うことができる。これにより、不吐出により記録画像のかすれ等が生じない、信頼性の高い記録動作を行うことができる。
また、本実施形態においては、同じ供給口列に設けられた隣接するインク供給口102の間に個別配線が2本、同じヒータ列に設けられた隣接するヒータ101の間に個別配線が1本設けられている。接地側の個別配線113は、電源側の個別配線103方向に折り返さず、隣接するインク供給口102の間の領域、隣接するヒータ101同士の間の領域で、同じヒータ101に接続する接地側の個別配線113と電源側の個別配線103とが並行することはない。
さらに、隣接するインクの間の個別配線は、断面形状が対称となる位置に設けられている。そのため樹脂からなる部材105のエポキシ樹脂等を塗布して吐出口を形成する際には、ヒータを中心としてほぼ対称な形状となる。ヘッド用基板107上に積層される材料の形状が、ヘッド用基板107表面の段差から影響を受ける場合でも、その影響はヒータ101を中心として対称となり、ヒータ101と対向する位置に設けられる吐出口106を中心としてもほぼ対称となる。よって、吐出口を中心とした周囲の構造部材の対称性はヘッド用基板107表面の段差によってほとんど損なわれず、吐出口からのインクの吐出方向を真っ直ぐな方向(ヘッド用基板107の面に対して垂直)とすることができる。これにより、インクの着弾位置の精度が向上し、信頼性の高い記録動作を行うことのできるヘッドを提供することができる。
なお、本実施形態においてはヒータ列を2列設けた構成を示したが、2列以上の複数のヒータ列を設けることも本発明に含まれる。また、インク供給口102は第2の実施形態と同様にウェットエッチング法とドライエッチング法とを用いて設けることができる。
さらに、以上の実施形態において示した、複数のヒータとそれらに対応する複数の個別配線及び複数の共通配線とを含む群を、ヒータが配列された方向に沿って複数配した形態も、本発明は包含するものである。
101 素子
102 インク供給口
103 第1の個別配線
105 樹脂からなる部材
113 第2の個別配線
106 吐出口
130 液室
131 流路

Claims (9)

  1. 液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子を複数配列してなる素子列と、複数の前記素子に其々接続された複数の第1の個別配線と、該複数の第1の個別配線に共通に接続された第1の共通配線と、複数の前記素子に其々接続された複数の第2の個別配線と、該複数の第2の個別配線に共通に接続された第2の共通配線と、前記素子列と前記複数の第1の個別配線と前記第1の共通配線と前記複数の第2の個別配線と前記第2の共通配線とが設けられた面と、を有し、前記第1の共通配線と前記第2の共通配線との間の電位差によって前記第1の個別配線と前記第2の個別配線とを介して前記素子に電流が流れることで該素子が前記エネルギーを発生する液体吐出ヘッド用基板であって、
    前記面の上において、前記素子列は前記第1の共通配線と前記第2の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第1の個別配線は前記素子列と前記第1の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第2の個別配線は前記素子列と前記第2の共通配線との間の領域に設けられており、
    隣り合う前記素子同士の間の領域、隣り合う前記第1の個別配線同士の間の領域及び隣り合う前記第2の個別配線同士の間の領域のうちの少なくとも一つの領域に、複数の前記素子に液体を供給するための供給口がそれぞれ設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
  2. 前記第2の個別配線は、前記素子の駆動を制御する制御素子を介して前記第2の共通配線に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド用基板。
  3. 前記供給口は、前記面とは反対側の他の面に設けられた凹部と、前記面とを貫通するように設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液体吐出ヘッド用基板。
  4. 前記第1の個別配線と、前記第2の個別配線とは、前記素子を中心にして対称に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板。
  5. 液体を吐出するためのエネルギーを発生する複数の第1の素子と、該複数の第1の素子に其々接続された複数の第1の個別配線と、該複数の第1の個別配線に共通に接続された第1の共通配線と、前記複数の第1の素子に其々接続された複数の第2の個別配線と、該複数の第2の個別配線に共通に接続された第2の共通配線と、液体を吐出するためのエネルギーを発生する複数の第2の素子と、該複数の第2の素子に其々接続された複数の第3の個別配線と、該複数の第3の個別配線に共通に接続された第3の共通配線と、前記複数の第2の素子に其々接続された複数の第4の個別配線と、該複数の第4の個別配線に共通に接続された第4の共通配線と、前記複数の第1の素子と前記複数の第1の個別配線と前記第1の共通配線と前記複数の第2の個別配線と前記第2の共通配線と前記複数の第2の素子と前記複数の第3の個別配線と前記第3の共通配線と前記複数の第4の個別配線と前記第4の共通配線とが設けられた面と、を有し、
    前記第1の共通配線と前記第2の共通配線との間の電位差によって前記第1の個別配線と前記第2の個別配線とを介して前記第1の素子に電流が流れることで該第1の素子が前記エネルギーを発生し、
    前記第3の共通配線と前記第4の共通配線との間の電位差によって前記第3の個別配線と前記第4の個別配線とを介して前記第2の素子に電流が流れることで該第2の素子が前記エネルギーを発生する液体吐出ヘッド用基板であって、
    前記面の上において、前記複数の第1の素子と前記複数の第2の素子とが配列されて素子列を形成し、該素子列を境にした一方の側に前記第1の共通配線と前記第4の共通配線とが設けられており、前記素子列を境にした他方の側に前記第2の共通配線と前記第3の共通配線とが設けられており、前記複数の第1の個別配線と前記複数の第4の個別配線とは前記素子列と前記第1の共通配線及び前記第4の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第2の個別配線と前記複数の第3の個別配線とは前記素子列と前記第2の共通配線及び前記第3の共通配線との間の領域に設けられており、
    隣り合う前記第1の素子と前記第2の素子との間の領域、隣り合う前記第1の個別配線と前記第4の個別配線との間の領域及び隣り合う前記第2の個別配線と前記第3の個別配線との間の領域のうちの少なくとも一つの領域には、前記複数の第1の素子と前記複数の第2の素子とに液体を供給するための供給口がそれぞれ設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
  6. 前記素子列は、前記第1の素子と前記第2の素子とが交互になるように設けられていることを特徴とする請求項5に記載の液体吐出ヘッド用基板。
  7. 前記第2の個別配線は、前記第1の素子の駆動を制御する第1の制御素子を介して前記第2の共通配線に接続され、前記第4の個別配線は、前記第2の素子の駆動を制御する第2の制御素子を介して前記第4の共通配線に接続されていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の液体吐出ヘッド用基板。
  8. 前記面の上において、前記第3の共通配線は、前記第1の制御素子の上側に設けられており、前記第4の共通配線は、前記第2の制御素子の上側に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の液体吐出ヘッド用基板。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板と、
    液体を吐出する吐出口と連通する流路の壁を有し、前記壁を内側にして前記液体吐出ヘッド用基板と接することで前記流路を形成する部材と、を有する液体吐出ヘッド。
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